一种雷达降噪电路和雷达的制作方法

本实用新型实施例涉及雷达技术领域，尤其涉及一种雷达降噪电路和雷达。

背景技术：

信噪比(signalnoiseratio，snrors/n)是指有用信号电平与噪声电平的比值。

在测绘无人机应用中，测绘无人机测绘时飞行的高度一般为200米-300米之间，无人机上的雷达的检测距离需要达到200米-300米的范围，这就需求雷达具有良好的信号信噪比。目前，为了提高信噪比，要么在雷达的发射链路通过功率放大器提高有用信号电平，要么在雷达的接收链路通过低噪声放大器提高接收信号的电平，以上两种方式中，在有用信号电平提高的同时噪声信号也被放大，提高信噪比的效果不显著，并且成本高。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的在于：提供一种雷达降噪电路和雷达，以降低噪声提高信噪比。

为达此目的，本实用新型实施例采用以下技术方案：

第一方面，提供一种雷达降噪电路，包括处理器、锁相环模块、射频模块、带通滤波放大器以及电源；

所述锁相环模块包括锁相环滤波电路，所述锁相环模块分别与所述处理器和所述射频模块连接，所述锁相环模块用于根据所述处理器输出的配置信号配置接收到的本振信号，且基于配置后的本振信号和从所述射频模块接收到的反馈信号生成调制信号，并由所述锁相环滤波电路滤除噪声后将滤波后的调制信号输出至所述射频模块；

所述带通滤波放大器分别与所述处理器和所述射频模块连接，所述带通滤波放大器用于滤除所述射频模块接收到的回波信号中的噪声，并将滤波后的回波信号至所述处理器；

所述电源通过电源滤波电容分别与所述处理器、锁相环模块、射频模块、带通滤波放大器连接以提高工作电压，所述电源滤波电容用于滤除所述电源中的噪声。

可选地，所述电源为dc-dc电源，所述dc-dc电源设置有屏蔽罩。

可选地，所述电源为低压差线性稳压器。

可选地，所述电源滤波电容包括多个并联的、不同电容值的电容。

可选地，所述锁相环滤波电路为电阻和电容组成的低通滤波电路。

可选地，所述雷达降噪电路还包括本振端口，所述锁相环模块包括鉴相器，所述射频模块包括压控振荡器，所述鉴相器分别与所述本振端口和所述压控振荡器连接，所述鉴相器的输出端与所述锁相环滤波电路的输入端连接，所述锁相环滤波电路的输出端与所述压控振荡器的控制端连接；所述本振端口用于输出本振信号；

所述鉴相器用于从所述本振端口接收本振信号和从所述压控振荡器接收反馈信号以生成调制信号，并输出所述调制信号到所述锁相环滤波电路的输入端。

可选地，所述带通滤波放大器包括第一级滤波放大电路和第二级滤波放大电路，所述射频模块包括混频器，所述第一级滤波放大电路的输入端与所述混频器连接，所述第一级滤波放大电路的输出端与所述第二级滤波放大电路的输入端连接，所述第二级滤波放大电路的输出端与所述处理器连接。

可选地，所述混频器包括第一差分输出端和第二差分输出端，

所述第一级滤波放大电路包括第一放大器，所述第一放大器的正输入端依次连接第一电阻和第一电容后连接至所述第一差分输出端，所述第一放大器的正输入端还通过并联的第三电阻和第三电容连接至第一结点，所述第一结点通过并联的第五电容和第五电阻结点，所述第一结点还连接至参考工作电源结点；

所述第一放大器的负输入端依次连接第二电阻和第二电容后连接至所述第二差分输出端，所述第一放大器的负输入端还通过并联的第四电阻和第四电容连接至所述第一放大器的输出端。

可选地，所述第二级滤波放大电路包括第二放大器，所述第二放大器的正输入端通过第七电阻连接至所述第一结点，以及通过第七电容接地；

所述第二放大器的负输入端依次连接第六电阻和第六电容后连接至所述第一放大器的输出端，所述第二放大器的负输入端还通过并联的第八电阻和第八电容连接至所述第二放大器的输出端，所述第二放大器的输出端通过第九电容连接至所述处理器的模数采样模块。

第二方面，提供一种雷达，所述雷达包括本实用新型任一实施例所述的雷达降噪电路。

本实用新型实施例的雷达降噪电路包括处理器、锁相环模块、射频模块、带通滤波放大器以及电源，锁相环模块包括锁相环滤波电路，由于锁相环滤波电路能够滤除锁相环模块输出的调制信号中的噪声，带通滤波放大器能够滤除射频模块到处理器之间的接收链路中的噪声，进一步地，电源设置有滤波电容，能够从电源、发射链路和接收链路上降低噪声，使得雷达系统的整体噪声下降，从而提高了雷达系统的信噪比，保证了雷达的检测距离，并且相对于增加功率放大器，成本低。

附图说明

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型实施例的一种雷达降噪电路的示意框图。

图2为本实用新型实施例的电阻和电容组成的锁相环滤波电路的电路原理图。

图3为本实用新型实施例的带通滤波放大器的电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型实施例的一种雷达降噪电路的示意图，如图1所示，本实用新型实施例的雷达降噪电路包括处理器10、锁相环模块20、射频模块30、带通滤波放大器40以及电源50。

其中，处理器10可用于信号处理，例如，将配置信号输出至锁相环模块20以及对射频模块30经带通滤波放大器40滤波放大后的回波信号进行模数采样。

锁相环模块20可以根据处理器10输出的配置信号配置接收到的本振信号，并根据配置后的本振信号和从射频模块30接收到的反馈信号生成调制信号输出至射频模块30，以使得射频模块30发射所需的雷达信号。其中，本振信号可以是锁相环模块20通过本振端口接收到外部晶振输出的信号，配置信号可以由处理器10输出以配置锁相环模块20，例如，配置本振信号的倍频，使得锁相环模块20可以根据配置后的本振信号和接收到的反馈信号生成相应的调制信号以使得射频模块30发射指定的雷达信号，例如使得射频模块30发射24g或者77g等频率大小的雷达信号。

射频模块30用于通过压控振荡器301生成发射信号并经由功率放大器302放大后通过发射天线60辐射，以及通过接收天线70接收回波信号后通过低噪声功率放大器304输出至混频器303，混频器303将回波信号和发射信号混频生成差频信号。

带通滤波放大器40用于将射频模块30的混频器303输出的差频信号进行滤波、放大处理后输出至处理器10。

电源50用于对各个雷达系统中的各个模块和器件进行供电，以提供工作电压。

在本实用新型实施例中，锁相环模块20包括锁相环滤波电路201，锁相环模块20分别与处理器10和射频模块30连接，锁相环模块20用于从处理器10接收配置信号，根据配置信号配置本振信号，且基于配置后的本振信号和从射频模块30接收的反馈信号生成调制信号，并由锁相环滤波电路201滤除噪声后将滤波后的调制信号输出至射频模块30。

带通滤波放大器40分别与处理器10和射频模块30，带通滤波放大器40用于处理射频模块30接收到的回波信号并输出指定带宽的回波信号至处理器10，以滤除回波信号中的噪声。

电源50通过电源的滤波电容501分别与处理器10、锁相环模块20、射频模块30、带通滤波放大器40连接，电源50用于通过滤波电容501滤除噪声后向处理器10、锁相环模块20、射频模块30、带通滤波放大器40提供工作电压。

本实用新型实施例中，锁相环模块包括锁相环滤波电路，锁相环滤波电路能够滤除锁相环模块生成的调制信号中的噪声，带通滤波放大器能够滤除射频模块到处理器之间的接收链路中的噪声，进一步地，电源设置有滤波电容，能够从电源、发射链路和接收链路上降低噪声，使得雷达系统的整体噪声下降，从而提高了雷达系统的信噪比，保证了雷达的检测距离，并且相对于增加功率放大器，成本低。

在本实用新型的可选实施例中，电源50可以为dc-dc电源，dc-dc是在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置，在本实用新型实施例中，dc-dc电源设置有屏蔽罩，通过屏蔽罩可以防止外部电磁环境干扰电源50使得雷达系统中引入外部电磁干扰，另一方面，也可以防止dc-dc电源的电磁干扰到雷达系统中的其他模块。

优选地，本实用新型实施例的电源50可以为ldo(低压差线性稳压器，lowdropoutregulator)，ldo电源使用在其线性区域内运行的晶体管或场效应管(fet)，从应用的输入电压中减去超额的电压，产生经过调节的输出电压，其输出电压波动小，并且ldo电源成本低，噪音低，静态电流小，能够较好地降低系统中的噪声。需要说明的是，本实用新型实施例对dc-dc电源和ldo电源的型号、规格等参数不加以限制，本领域技术人员可以根据实际需要选择dc-dc电源和ldo电源的型号、规格。

在本实用新型实施例中，电源的滤波电容501可以包括多个并联的、不同电容值的电容，可选地，可以采用uf、nf、pf级的多个电容并联以对电源进行滤波，根据电容自谐振频率可知，uf、nf级电容可以滤除低频段噪声，pf级电容可以滤除高频段噪声，通过多种电容值的电容并联对电源进行滤波，可以有效滤除不同频段的噪声，有效降低了雷达系统的噪声。

进一步地，pcb板中电源过孔放置应遵循电源过孔-电容滤波-用电芯片引脚的原则，即电容在电源和用电芯片的引脚之间，并且pcb板的地过孔应遵循电流回路环路最短原则，即电容接地端过孔放置在离电容接地端引线最短处。

在本实用新型的可选实施例中，锁相环滤波电路201为电阻和电容组成的低通滤波电路，如图2所示为电容和电阻组成的滤波电路的原理图。

如图1所示，在实际应用中，锁相环模块20可以包括鉴相器(图未示)，该鉴相器可与本振端口80连接，本振端口80可以与本振信号源连接，从而使得鉴相器可以接收到本振信号其中，本振信号源可以是各种振荡电路模块或者各种晶振，本发明实施例对与本振端口80连接的本振信号源不加以限制。

射频模块30可以包括压控振荡器301，锁相环模块20的鉴相器分别与本振端口80和压控振荡器301连接，鉴相器的输出端与锁相环滤波电路201的输入端sin连接，锁相环滤波电路201的输出端sout与压控振荡器301的控制端连接，鉴相器在接收到本振端口80输出的本振信号后配置该本振信号，将该配置后的本振信号和压控振荡器301反馈的反馈信号进行比较，生成调制信号并输出至锁相环滤波电路201的输入端sin，锁相环滤波电路201对该调制信号进行滤波，去除调制信号中的噪声后通过输出端sout输出至压控振荡器301，压控振荡器301调整其生成的振荡信号，直到生成的振荡信号为所需要的射频信号。由于在锁相环模块20中设置了锁相环滤波电路201，可以对输出至压控振荡器301的调制信号进行滤波，去除其中的噪声，从而降低整个雷达系统的噪声，提高雷达系统的信噪比。

需要说明的是，图2仅为锁相环滤波电路201的一个示例，在实际应用中，对锁相环滤波电路201中的电阻和电容的数量不加以限制，对电阻的电阻值和电容的电容值亦不加以限制，另外，锁相环滤波电路201可以设置于锁相环模块20中，也可以设置于锁相环模块20和射频模块30之间，本实用新型实施例对此亦不加以限制。

在本实用新型实施例中，带通滤波放大器40包括第一级滤波放大电路和第二级滤波放大电路，射频模块30包括混频器303，第一级滤波放大电路的输入端与混频器303连接，第一级滤波放大电路的输出端与第二级滤波放大电路的输入端连接，第二级滤波放大电路的输出端与处理器10连接。

具体地，如图3所示，混频器303包括第一差分输出端ifq和第二差分输出端ifqx，第一级滤波放大电路包括第一放大器u1，第一放大器u1的正输入端依次连接第一电阻r1和第一电容c1后连接至第一差分输出端ifq，第一放大器u1的正输入端还通过并联的第三电阻r3和第三电容c3连接至第一结点vb，第一结点vb通过并联的第五电容c5和第五电阻r5结点，第一结点vb还连接至参考工作电源结点3v3，第一放大器u1的负输入端依次连接第二电阻r2和第二电容c2后连接至第二差分输出端ifqx，第一放大器u1的负输入端还通过并联的第四电阻r4和第四电容c4连接至第一放大器u1的输出端。

第二级滤波放大电路包括第二放大器u2，第二放大器u2的正输入端通过第七电阻r7连接至第一结点vb，以及通过第七电容c7接地，第二放大器u2的负输入端依次连接第六电阻r6和第六电容c6后连接至第一放大器u1的输出端，第二放大器u2的负输入端还通过并联的第八电阻r8和第八电容c8连接至第二放大器u2的输出端，第二放大器u2的输出端通过第九电容c9连接至处理器10的模数采样模块。

在调试带通滤波放大器40时，在满足射频模块30的基带信号带宽时，通过调整第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第六电容c6、第七电容c7和第八电容c8的大小以减小带通滤波放大器40的带宽，从而减少射频模块30接收到的回波信号中存在杂波进入后端的处理器10的模数采样模块中，从而有效降低了噪声电平，提高雷达系统的信噪比。

本实用新型实施例的带通滤波放大器40包括两级滤波放大电路，可以对混频器303输出的差频信号进行逐级滤波和放大，可以通过两级滤波放大电路中器件的选择调整不同的带宽和放大倍数，满足不同带宽和放大倍数需求。

本实用新型实施例提供一种雷达，该雷达包括本实用新型实施例提供的雷达降噪电路。

于本文的描述中，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚器件，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。